CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

Hình 3.1. Ảnh Máy đo nhám SJ-201

* Kính hiển vi điện tử

HITACHI TM1000 (Nhật Bản sản xuất ) phóng đại đến 10.000 lần



Hình 3.2. Kính hiển vi điện tử HITACHI TM1000



HITACHI S4800 (Nhật Bản sản xuất ) phóng đại đến 30.000 lần



Hình 3.3. Kính hiển vi điện tử HITACHI S4800



4. Chế độ công nghệ

- Phần không đổi :

+ tsd = 0,035 mm

+ Vd = 35m/s

+ Sn = 0,01m

+ t = 0.014 mm

+ Trơn nguội: Dung dịch emuxi 2,5%, lưu lượng 20 lít/ phút

- Phần thay đổi: Sd

3.2



Sơ đồ quy hoặc thực nghiệm và ma trận thí nghiệm

Do chỉ xét đến 1 yếu tố là Sd nên sơ đồ quy hoạch như hình 3.4



Hình 3.4: Sơ đồ quy hoạch và ma trận thực nghiệm

3.3



Mài thép SUS304 không nhiệt luyện



3.3.1 Quá trình thí nghiệm và kết quả.

1. Quá trình thí nghiệm:

Sau khi điều chỉnh xong chế độ công nghệ: Vd = 35m/s, Sn =

0,01m/HTĐ, t = 0,014mm. Phôi đã được mài thô, tiến hành làm thí

nghiệm như sau:

Bước 1: Tiến hành sửa đá với tsd = 0,035mm và Ssd = 2m/p.



Bước 2: Tiến hành mài với Sd = 9m/p cho đến khi đá mòn ổn định , sau

đó cắt mẫu đi chụp ảnh SEM. Sau đó tiếp tục mài cho đến khi đá mòn hẳn.

Trong quá trình mài tiến hành đo Ra, Rz, số liệu thí nghiệm được ghi trong và



lưu trữ trong các bảng Excel. Để đánh giá chính xác và đảm bảo độ tin cậy ta

tiến hành đo nhấp nhô tế vi bề mặt Ra, Rz sau 2 hành trình đơn( gọi là 1 chu

trình mài ) và tiến hành đo tại 3 điểm bất kỳ trên bề mặt mài. Trị số trung bình

của Ra, Rz cũng được tính cho một chu trình mài. Mỗi chu trình mài là 45

giây.

Khi mài với Sd = 12m/p và Sd= 15m/p cũng tiến hành như khi mài với Sd =

9m/p.

2. Kết quả:

- Đo nhám: Bảng 1, bảng 2, bảng 3 phụ lục 1

- Ảnh chụp tế vi bề mặt và chiều sâu vết cào xước: Hình 1 phụ lục 1

3.3.2 Sử lý

quả



kết



Các số liệu đo nhám, dùng phần mềm vẽ đồ thị excel ta xây dựng được biểu

đồ nhám của thép SUS304.

3

.

3

.

3



3. 3. 4



Hình 3.5: Biểu đồ Ra của thép SuS 304 không nhiệt luyện



Hình 3.6: Biểu đồ Ra của thép SuS 304 không nhiệt luyện



Sd = 15m/p



Sd = 12m/p



Sd = 9m/p



Hình 3.7. Ảnh chụp bề mặt chi tiết sau khi mài. (phóng đại 2000 lần)



Hình 3.8. Thể hiện chiều sâu vết cào xước sau khi mài (phóng đại 1800 lần)

Lớp tế vi bề mặt được chụp trên kính hiển vi Hitachi MT1000 và Hitachi

S4800



3.3.3 Thảo luận kết quả

1. Qua ảnh SEM ta thấy:

- Khi mài với Sd = 12m/p cho chất lượng bề mặt tốt nhất, do Sd không quá

cao, nên khi cắt lực tác nên bề mặt chi tiết mài không quá lớn, nên vật liệu

chi tiết bị biến dạng dẻo ít hơn. Khi cắt với Sd = 12m/p thì khả năng thoát

nhiệt ở vùng cắt tăng, làm cho nhiệt độ của vùng cắt giảm làm cho chất lượng

bề mặt tăng, và không xảy ra hiện tượng hạt kim loại dính trở lại bề mặt mài.

Khi cắt với Sd = 12m/p thì thời

gian đá tiếp xúc với bề mặt mài

nhiều làm, phoi chui vào các

khoảng rỗng làm cho khả năng

tự mài sắc của đá giảm, khi đó

các hạt mài mòn đều và nhô ra

nhỏ làm cho lực cắt tăng dẫn

đến biến dạng của kim loại và

chiều

sâu của vết cào xước khi mài giảm hơn.



Hình3.9



- Khi gia công với Sd = 15m/p ta thấy trên bề mặt chi tiết có biển dạng dẻo rất

lớn, có nhiều hạt kim loại và hạt mài dính và găm trên bề mặt chi tiết. Khi

mài với Sd = 15m/p, khi hạt mài cào xước bề mặt chi tiết biến dạng dẻo sẽ

sinh ra ở hai phía của hạt mài (hình 3.8), tốc độ biến dạng của vật liệu nhỏ

hơn so với Sd làm cho kim loại bị biến dạng nhiều hơn. Khi Sd lớn làm cho

khả năng tự mài sắc của đá tăng, các hạt mài liên tục bị nứt, vỡ bung ra khỏi

bề mặt đá, và có một số hạt găm lên bề mặt mài, làm cho chất lượng bề mặt

chi tiết giảm.

Khi gia công với Sd = 9m/p: Trên bề mặt gia công có hiện tượng biến

dạng dẻo ít, nhưng có nhiều hạt kim loại và hạt mài găm vào bề mặt chi tiết



mài dẫn đến chất lượng bề mặt thấp. Với Sd thấp làm cho thời gian tiếp xúc

giữa đá và bề mặt chi tiết kéo dài, làm cho hạt mài bị mòn, lực cắt tăng lên rất

lớn và bề mặt gia công bị nén làm cho chất lượng bề mặt tốt hơn nhưng khả

năng thoát phoi và thoát nhiệt giảm. Khi đó phoi chui vào nèn chặt hết các

không gian chứa phoi của đá mài, làm cho khả năng tự mài sắc của đá giảm,

dẫn đến phoi dính lên bề mặt đá, khi mài sẽ sinh ra hiện tượng hạt kim loại

dính trở lại bề mặt chi tiết gia công.

2. Sơ đồ nhám

- Sd = 12m/p trên sơ đồ nhám ta thấy Ra, Rz mặc dù đạt giá trị không phải là

nhỏ nhất, nhưng lại có tính ổn định nhất và biên độ thay đổi nhỏ nhất. Với Sd

=12m/p thời gian tiếp xúc giữa đá mài và bề mặt gia công nhiều làm cho

các hạt mài mòn đều, nhưng khả năng thoát phoi thấp, phoi dần chiếm hết

khoảng trống trong đá, làm cho việc tự mài sắc của đá diễn ra chậm.

- Sd = 15m/p trên sơ đồ nhám ta thấy Ra, Rz có giá trị lớn và biên độ dao

động của chúng rất lớn. Điều này là do khi mài với Sd lớn khi các hạt mài cào

xước bề mặt chi tiết biến dạng dẻo sẽ sinh ra ở hai phía của hạt mài (hình

3.9), tốc độ biến dạng của vật liệu nhỏ hơn so với Sd làm cho kim loại bị biến

dạng nhiều hơn. Khi

Sd lớn làm cho khả

năng tự mài sắc của

đá tăng, các hạt mài

liên tục bị nứt, vỡ

bung ra khỏi bề mặt

đá, và có một số hạt

găm lên bề mặt mài, làm cho độ nhám rất lớn.

3.10



Hình



- Sd = 9m/p Với Sd thấp làm cho thời gian tiếp xúc giữa đá và bề

mặt chi tiết kéo dài, làm cho hạt mài bị mòn, lực cắt tăng lên rất lớn và bề

mặt gia công bị nén làm cho chất lượng bề mặt tốt hơn nhưng khả năng thoát

phoi và thoát nhiệt giảm. Khi mài với Sd thấp thì tốc độ cắt nhỏ hơn tốc độ

biến dạng nên biến dạng dẻo ở hai bên của hạt mài sẽ ít hơn. Làm cho

nhám thấp và biên độ dao động lớn.

3. Kết luận: Căn cứ vào ảnh SEM và sơ đồ nhám ta thấy khi gia công

thép SUS304 với Sd = 12m/p có sơ đồ nhám không phải là nhỏ nhất,

nhưng có tế vi bề mặt tốt nhất. Vì vậy kết luận là khi mài thép

SUS304 với Sd = 12m/p cho chất lượng bề mặt tốt nhất.

3.4 Mài thép SUS420J2 không nhiệt luyện

3.4.1 Quá trình thí nghiệm và kết quả.

1. Quá trình thí nghiệm: Giống quá trình khi mài thép SUS304 không nhiệt

luyện

2. Kết quả

Đo nhám: Bảng 1, 2, 3 phụ lục 2

Ảnh chụp tế vi bề mặt và chiều sâu vết cào xước: Hình 1 phụ lục 2

3.4.2Sử lý kết quả.

Các số liệu đo nhám, dùng phần mềm excel ta xây dựng được biểu đồ nhám

của thép SUS420J2 không nhiệt luyện.

Lớp tế vi bề mặt được chụp trên kính hiển vi Hitachi MT1000 và Hitachi

S4800



Hình 3.11



Hình 3.12



Sd = 15m/p



Sd = 12m/p

Sd = 9m/p

Hình 3.13: Ảnh chụp bề mặt chi tiết sau khi

mài. (phóng đại 5000 lần)



Hình 3.14 :Thể hiện chiều sâu vết cào xước sau khi

mài (phóng đại 1800 lần)

3.4.3 Thảo

quả



luận



kết



1. Qua ảnh SEM

- Sd = 12m/p thấy trên bề mặt có biến dạng dẻo, nhưng biến dạng này không

lớn, là do thép SUS420J2 chưa nhiệt luyện có độ cứng tương đối (HRC

= 18-22) nên độ dẻo của chi tiết thấp hơn so với thép SUS304. Khi tiến hành

mài thời gian tiếp xúc giữa đá và phôi nhiều, làm cho khả năng thoát nhiệt

kém, và làm cho các hạt mài bị mòn, làm giảm độ sâu của vết xước khi hạt

mài cào xuống chi tiết, và biến dạng dẻo của chi tiết ở hai bên vị trí mà hạt

mài cày xuống bề mặt chi tiết ít. Do vật liệu có độ cứng tương đôi nên khi

mài biến dạng dẻo xảy ra với cả đá mài và bề mặt chi tiết, làm cho khả

năng tự mài sắc của đá cao hơn, cho bề mặt chi tiết gia công đạt được tốt hơn.

- Sd = 15 m/p : Ta thấy trên hình 3.12 thể hiện rất rõ biến dạng dẻo trên bề của

chi tiết gia công là rất lớn, trên bề mặt còn có nhiều hạt kim loại và mảnh

hạt mài găm vào. Khi mài với Sd lớn thời gian tiếp xúc giữa đá và phôi ít,

làm cho khả năng thoát nhiệt và thoát phoi tốt, và làm cho các hạt mài bị

vỡ, các lưỡi cắt mới được tạo thành liên tục, sẽ có một số hạt văng ra và găm

vào bề mặt mài. Khi mài với Sd lớn thì tốc độ cắt lớn hơn tốc độ biến dạng



dẻo của kim loại, làm cho biến dạng dẻo của chi tiết ở hai bên vị trí mà hạt

mài cày xuống bề mặt chi tiết lớn, làm tế vi lớp bề mặt không tốt.

- Sd = 9m/p Trên bề mặt gia công có hiện tượng biến dạng dẻo ít, nhưng có

nhiều hạt kim loại và hạt mài găm vào bề mặt chi tiết mài dẫn đến chất

lượng bề mặt thấp. Với Sd thấp làm cho thời gian tiếp xúc giữa đá và bề mặt

chi tiết kéo dài, làm cho hạt mài bị mòn, lực cắt tăng lên rất lớn và bề mặt gia

công bị nén làm cho chất lượng bề mặt tốt hơn nhưng khả năng thoát phoi và

thoát nhiệt giảm. Khi đó phoi chui vào nèn chặt hết các không gian chứa phoi

của đá mài, làm cho khả năng tự mài sắc của đá giảm, làm cho tế vi bề mặt

chi tiết không cao.

2. Qua Sơ đồ nhám

- Sd = 12m/p trên sơ đồ nhám ta thấy Ra, Rz mặc dù đạt giá trị không phải

là nhỏ nhất, nhưng lại có tính ổn định nhất và biên độ thay đổi nhỏ nhất. Với

Sd =12m/p thời gian tiếp xúc giữa đá mài và bề mặt gia công nhiều làm cho

các hạt mài mòn đều, nhưng khả năng thoát phoi thấp, phoi dần chiếm

hết khoảng trống trong đá, làm cho việc tự mài sắc của đá diễn ra chậm và

không đột ngột, sơ đồ nhám có biên độ nhám ổn định, không giao động

lớn.

- Sd = 15m/p trên sơ đồ nhám ta thấy Ra, Rz có giá trị lớn và biên độ dao

động của chúng rất lớn tương tự sơ đồ nhám khi mài thép SUS304 không

nhiệt luyện. Điều này là do khi mài với Sd lớn khi các hạt mài cào xước bề

mặt chi tiết biến dạng dẻo sẽ sinh ra ở hai phía của hạt mài tốc độ biến dạng

của vật liệu nhỏ hơn so với Sd làm cho kim loại bị biến dạng nhiều hơn. Khi

Sd lớn làm cho khả năng tự mài sắc của đá tăng, các hạt mài liên tục bị nứt, vỡ

bung ra khỏi bề mặt đá, và có một số hạt găm lên bề mặt mài, làm cho độ

nhám rất lớn.